(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な新規な構成により吸収器熱交換器の吸収効率を向上するとともに、コストダウンにもなる吸収冷温水機の吸収器を提供する。【解決手段】濃吸収液を散布する濃吸収液散布装置４０と、濃吸収液散布装置４０の下方に設けられた吸収器熱交換器とを備え、この吸収器熱交換器は、下方から上方に冷却水を流通させる冷却水管２３に接続され、濃吸収液散布装置４０から管外表面に濃吸収液が散布される複数の伝熱管を有し、前記伝熱管としてフィン伝熱管２３Ａ−２を用いた場合と、前記伝熱管としてベア伝熱管２３Ａ−３を用いた場合について、それぞれの熱通過率Ｋが均しくなる箇所２３Ａ−１を見い出し、前記箇所より上段側にフィン伝熱管２３Ａ−２を設置し、前記箇所より下段側にベア伝熱管２３Ａ−３を連結して設置した。【選択図】図１
2010190470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濃吸収液を散布する濃吸収液散布装置と、この濃吸収液散布装置の下方に設けられた吸収器熱交換器とを備え、この吸収器熱交換器は、下方から上方に冷却水を流通させる冷却水管に接続され、前記濃吸収液散布装置から管外表面に濃吸収液が散布される複数の伝熱管を有し、
前記伝熱管としてフィン伝熱管を用いた場合と、前記伝熱管としてベア伝熱管を用いた場合について、下式（１）により算出されるそれぞれの熱通過率Ｋが均しくなる箇所を見い出し、前記箇所より上段側にフィン伝熱管を設置し、前記箇所より下段側にベア伝熱管を連結して設置したことを特徴とする吸収器。
Ｋ＝Ｑ／（Ａ×ΔＴ）（ｋｃａｌ／ｍ2 ・℃・ｈｒ）・・・    式（１）
ただし、式（１）のＱは伝熱管内を流れる冷却水の熱交換量、Ａは伝熱管の伝熱面積、ΔＴは伝熱管内を流れる冷却水の出入口温度と伝熱管外表面に散布される濃吸収液の出入口温度の対数平均温度差であり、それぞれ下式（２）〜（５）により求められるものである。
Ｑ（ｋｃａｌ／ｈｒ）＝（冷却水の出入口温度差）×比熱×冷却水流量・・・
式（２）
Ａ1(ｍ2)（ベア伝熱管の伝熱面積）＝（ベア伝熱管の外径×π）×（ベア伝熱管の長さ）・・・                                                式（３）
Ａ2(ｍ2)（フィン伝熱管の伝熱面積）＝（フィン伝熱管の外径×π）×（ベア伝熱管の長さ）・・・                                            式（４）
ただし、式（４）におけるフィン伝熱管の外径は管外面に凹凸を形成する前の平均外径である。
ΔＴ（℃）＝［(Ta-ta)-(Tb-tb)]/ln[(Ta-ta)-(Tb-tb)] ・・・・       式（５）
ただし、Ta、Tbはそれぞれ伝熱管外表面に散布される濃吸収液の入口温度または吸収器の器内圧力での入口側濃度に基づく飽和温度、および、出口温度または吸収器の器内圧力での出口側濃度に基づく飽和温度を示し、ta、tbはそれぞれ伝熱管内を流れる冷却水の入口温度および出口温度を示す。
【請求項２】
上段側のフィン伝熱管と下段側にベア伝熱管からなる伝熱管の内、前記フィン伝熱管が伝熱管全体の内、５０％以上であることを特徴とする請求項１記載の吸収器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収冷温水機の吸収器に関するものであり、更に詳しくは、冷房などの冷却作用を行う冷水と、暖房などの加熱作用を行う温水とを選択的に供給することができる吸収冷温水機の吸収器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３に、従来の冷水または温水を負荷に循環供給する二重効用吸収冷温水機の例（特許文献１、２参照）を示す。冷媒に水を、吸収液に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を使用したものである。
【０００３】
図３において、１はガスバーナ１Ｂを備えた高温再生器、２は低温再生器、３は凝縮器、４は蒸発器、５は吸収器、６は低温熱交換器、７は高温熱交換器、８〜１１は吸収液管、１３は吸収液ポンプ、１４〜１８は冷媒管、１９は冷媒ポンプ、２１は図示しない冷／暖房負荷に循環供給する冷水または温水が流れる冷温水管、２２は冷温水ポンプ、２３は冷却水管、２４は濃吸収液管、２５は均圧管、２６〜２９は開閉弁、４０は濃吸収液散布装置、４１は濃吸収液ポンプなどを備えている。
吸収器５において、蒸発器４で生成して供給される冷媒蒸気を、低温再生器２から冷媒蒸気を分離して濃吸収液ポンプ４１の運転により吸収液管１０を介して供給される濃吸収液を、濃吸収液散布装置４０により冷却水管２３に接続されその内部に冷却水が流れる複数の伝熱管（ベア管）２３Ａから構成される吸収器熱交換器の前記伝熱管２３Ａ上に均一に散布して吸収させて、稀吸収液にし、高温再生器１に供給するようになっている。図３中、Ｃは制御器、３０は温度センサを示す。
【０００４】
そして、吸収冷温水機の運転を行うと、蒸発器４の内部に配管された伝熱管２（ベア管）１Ａにおいて冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷温水ポンプ２２の運転により冷温水管２１を介して図示しない冷／暖房負荷に循環供給できるので、冷房運転などが行える。
【０００５】
しかし、従来の、複数の伝熱管（ベア管）２３Ａから構成される前記吸収器熱交換器は吸収効率が低く、種々の改良が提案されている（特許文献３〜８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２７２６３号公報
【特許文献２】特許第３１８７８７８号公報
【特許文献３】特開平１０−３２５６４３号公報
【特許文献４】特開平８−２４７５７４号公報
【特許文献５】特開平８−５４１５８号公報
【特許文献６】特開平６−１５９８６２号公報
【特許文献７】特開平４−３６９３６２号公報
【特許文献８】特開平３−２５５８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これらの従来の吸収器熱交換器は吸収効率が低く、いまだ改良の余地がある。
本発明の目的は、従来の課題を解決し、簡単な新規な構成により吸収器熱交換器の吸収効率を向上するとともに、コストダウンにもなる吸収冷温水機の吸収器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために発明者は鋭意研究した結果、伝熱管としてフィンなどの凹凸部を有するフィン伝熱管のみを用いた場合と、伝熱管として平滑表面を有するベア伝熱管のみを用いた場合について、上段側から下段側にわたって後述する式（１）を用いて、上段側から下段側にわたってそれぞれ熱通過率Ｋを算出し、例えば縦軸を熱通過率Ｋとし、横軸を［（冷却水の温度）と（濃吸収液の温度）の差］（Δｔ）としてプロットすると、フィン伝熱管の熱通過率ＫはΔｔが小さくなるとともに低下するが、ベア伝熱管の熱通過率ＫはΔｔによってあまり左右されず、Δｔに係わらずほぼ一定であるので、両者の熱通過率Ｋが一致する箇所があることが見いだされた。
そこで、前記箇所より上段側にフィン伝熱管を設置し、前記箇所より下段側にベア伝熱管を連結して設置することによって前記課題を解決できることを見いだし、本発明を成すに至った。
【０００９】
前記課題を解決するための本発明の請求項１記載の吸収器は、濃吸収液を散布する濃吸収液散布装置と、この濃吸収液散布装置の下方に設けられた吸収器熱交換器とを備え、この吸収器熱交換器は、下方から上方に冷却水を流通させる冷却水管に接続され、前記濃吸収液散布装置から管外表面に濃吸収液が散布される複数の伝熱管を有し、
前記伝熱管としてフィン伝熱管を用いた場合と、前記伝熱管としてベア伝熱管を用いた場合について、下式（１）により算出されるそれぞれの熱通過率Ｋが均しくなる箇所を見い出し、前記箇所より上段側にフィン伝熱管を設置し、前記箇所より下段側にベア伝熱管を連結して設置したことを特徴とする。
【００１０】
Ｋ＝Ｑ／（Ａ×ΔＴ）（ｋｃａｌ／ｍ2 ・℃・ｈｒ）・・・    式（１）
ただし、式（１）のＱは伝熱管内を流れる冷却水の熱交換量、Ａは伝熱管の伝熱面積、ΔＴは伝熱管内を流れる冷却水の出入口温度と伝熱管外表面に散布される濃吸収液の出入口温度の対数平均温度差であり、それぞれ下式（２）〜（５）により求められるものである。
【００１１】
Ｑ（ｋｃａｌ／ｈｒ）＝（冷却水の出入口温度差）×比熱×冷却水流量・・・
式（２）
【００１２】
Ａ1(ｍ2)（ベア伝熱管の伝熱面積）＝（ベア伝熱管の外径×π）×（ベア伝熱管の長さ）・・・                                                式（３）
【００１３】
Ａ2(ｍ2)（フィン伝熱管の伝熱面積）＝（フィン伝熱管の外径×π）×（ベア伝熱管の長さ）・・・                                            式（４）
ただし、式（４）におけるフィン伝熱管の外径は管外面に凹凸を形成する前の平均外径である。
【００１４】
ΔＴ（℃）＝［(Ta-ta)-(Tb-tb)]/ln[(Ta-ta)-(Tb-tb)] ・・・・       式（５）
ただし、Ta、Tbはそれぞれ伝熱管外表面に散布される濃吸収液の入口温度または吸収器の器内圧力での入口側濃度に基づく飽和温度、および、出口温度または吸収器の器内圧力での出口側濃度に基づく飽和温度を示し、ta、tbはそれぞれ伝熱管内を流れる冷却水の入口温度および出口温度を示す。
【００１５】
本発明の請求項２記載の吸収器は、請求項１記載の吸収器において、上段側のフィン伝熱管と下段側にベア伝熱管からなる伝熱管の内、前記フィン伝熱管が伝熱管全体の内、５０％以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
吸収器熱交換器の上方に設けられた濃吸収液散布装置から下方の伝熱管の最上段の管外表面に散布される濃吸収液は高濃度で高温を有しており、伝熱管内を下方から上方に流通する冷却水の温度との差は大きいが、冷媒蒸気を吸収しつつ濃度を下げつつ下方に流下すると濃吸収液の温度が低下し、冷却水の温度との差は小さくなるので、前記式（１）により算出される熱通過率Ｋが均しくなる箇所が出現するものと考えられる。
そこで、本発明の吸収器は、この箇所を見い出し、前記箇所より上段側にフィン伝熱管を設置し、前記箇所より下段側に平滑表面を有するベア伝熱管を設置したので、伝熱管の全体がベア伝熱管である場合あるいは伝熱管の全体がフィン伝熱管である場合に比して吸収器熱交換器の吸収効率が向上するという顕著な効果を奏するとともに、管外面に複雑な形状の凹凸が形成されているフィン伝熱管は高価であり、取り扱い時にこのような複雑なフィンを損傷すると熱通過率が低下してしまうのに対して、ベア伝熱管は安価であり取り扱い時にフィンを損傷することもないので、取り扱い性もよく、組み立てが容易になるなどによって、伝熱管の全体がフィン伝熱管である場合に比してコストダウンにもなるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００１７】
本発明の請求項２記載の吸収器は、請求項１記載の吸収器において、上段側のフィン伝熱管と下段側にベア伝熱管からなる伝熱管の内、前記フィン伝熱管が伝熱管全体の内、５０％以上であることを特徴とするものであり、伝熱管の全体がベア伝熱管である場合と比してより高い吸収効率が得られるというさらなる顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の吸収器の１例を説明する説明図である。
【図２】伝熱管としてフィン伝熱管のみを用いた場合と、伝熱管としてベア伝熱管のみを用いた場合について、それぞれ熱通過率Ｋを算出した結果（ベア管の平均熱通過率Ｋに対する比（％）で示す）と、［（冷却水の温度）と（濃吸収液の温度）の差］（Δｔ）との関係を示すグラフである。
【図３】従来の吸収冷温水機の例を模式的に説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の吸収器を説明する説明図である。
図２は、伝熱管としてフィン伝熱管のみを用いた場合と、伝熱管としてベア伝熱管のみを用いた場合について、それぞれ熱通過率Ｋを算出した結果（縦軸はベア管の平均熱通過率Ｋに対する比（％）で示す）と、［（冷却水の温度）と（濃吸収液の温度）の差］（Δｔ）との関係を示すグラフである。
【００２０】
図３に示した吸収冷温水機の吸収器５を用い、伝熱管２３Ａとしてフィンなどの凹凸部を有するフィン伝熱管（２３Ａ−２）を用いた場合と、前記伝熱管２３Ａとして平滑表面を有するベア伝熱管（２３Ａ−３）を用いた場合について、前式（１）により算出されるそれぞれの熱通過率Ｋを実験により求め、横軸を［（冷却水の温度）と（濃吸収液の温度）の差］（Δｔ）とし、縦軸にそれぞれの熱通過率Ｋ（ベア管の平均熱通過率Ｋに対する比（％）で示す）をプロットした結果を図２に示す。
【００２１】
図２に示したように、それぞれの熱通過率Ｋ（ベア管の平均熱通過率Ｋに対する比（％）で示す）が交わる箇所が見いだされるので、その箇所に対応する吸収器５の伝熱管２３Ａの箇所（それぞれの熱通過率Ｋが均しくなる箇所、すなわち図１中の伝熱管２３Ａ−１の箇所）が特定される。
【００２２】
図１に示した本発明の吸収器５Ａは、前記箇所より上段側に凹凸部を有するフィン伝熱管（伝熱管２３Ａ−２）を設置し、前記箇所より下段側に平滑表面を有するベア伝熱管（伝熱管２３Ａ−３）をフィン伝熱管（伝熱管２３Ａ−２）に連結して設置した以外は、図３に示した吸収冷温水機の吸収器５と同様に構成されている。
図１において、図３と同じ符号の部分は、図３で説明した同一符号の部分と同一機能をもつ部分である。
【００２３】
前記実験は、吸収器熱交換器の上方に設けられた濃吸収液散布装置４０から下方の伝熱管２３Ａの管外表面に散布される濃吸収液の散布量を通常使用される平均的散布量である１．０Ｌ／ｍｉｎ・ｍ）で行った。
図２において、Δｔが４を超え１０の領域ではフィン伝熱管（２３Ａ−２）の熱通過率Ｋ（％）がベア管（２３Ａ−３）の熱通過率Ｋ（１００％）より大きいが、Δｔが４の近傍で両者は均しくなり、Δｔが４未満の領域では逆転して、フィン伝熱管（２３Ａ−２）の熱通過率Ｋ（％）がベア管（２３Ａ−３）の熱通過率Ｋ（１００％）より小さくなった。これにより両者の熱通過率Ｋが均しくなる箇所（図１中の伝熱管２３Ａ−１の箇所）を見い出すことができた。
【００２４】
図２に示したような、フィン伝熱管の熱通過率Ｋとベア管の熱通過率ＫがΔｔによって逆転する結果が得られる理由は明確ではない。
しかし、Δｔが大きい時はフィン伝熱管の方が表面積が大きいので熱通過率Ｋが当然大きくなることは明らかであり、通常、産業界ではフィン伝熱管を用いてΔｔを大きくして高い熱交換率を得ている。
このように、Δｔが大きいときはフィン伝熱管の液膜内での対流により大きな熱通過率Ｋが得られるが、Δｔが小さくなった時は、前記液膜内での対流が促進されなくなり、液膜が熱伝達の障害となって熱通過率Ｋが低下するものと考えられる。
【００２５】
一方、ベア伝熱管の場合は、Δｔが小さくなっても、吸収液が重力により引かれて流下するので、表面に吸収液が停滞することが少なく、吸収液が停滞しないと、表面積が小さいこともあって熱通過率Ｋが低下しないで維持されるものと考えられる。
なお、当然のことながら、フィン伝熱管の熱通過率Ｋとベア管の熱通過率ＫがΔｔによって逆転するのはこの考え方に限定されるものではない。
【００２６】
本発明で用いるフィン伝熱管とは、管外表面に凹凸部を有する伝熱管、管外表面に凹凸形状の加工をした伝熱管、あればよく、具体的には、例えば、管外表面の管長手方向に凹形状が刻まれた伝熱管、管外表面の管周方向にらせん凹形状（ローフィン形状）が刻まれた伝熱管、断面形状が花柄を有する花柄管（市販の花柄管でよく、溝の数などが異なったり、各種のもが多数ある知られている）などを挙げることができる。これらの材質、形状、寸法などは吸収冷温水機の能力、仕様などにマッチさせて適宜選定して使用することができる。
【００２７】
本発明で用いるベア管とは、平滑表面を有するベア管であればよく、具体的には、例えば、管外表面が平滑形状の管（突起などの加工が施されていない管）などを挙げることができる。これらの材質、形状、寸法などは吸収冷温水機の能力、仕様などにマッチさせて適宜選定して使用することができる。
【００２８】
本発明においては、前記フィン伝熱管と前記ベア管とがどのような組合わせであっても、両者の熱通過率Ｋが均しくなる箇所を見い出すことができれば、その組合わせを使用できる。
なお、ベア管およびフィン伝熱管の外径はいずれも平均外径である。そしてフィン伝熱管は通常ベア管をベースとして使用し、その外面に凹凸を形成してフィン伝熱管を製造するので、製造したフィン伝熱管の両端には凹凸が形成されていない部分が存在する。そこで、フィン伝熱管の外径はその両端の部分から平均外径を求めることができる。一方、両端に凹凸が形成されていない部分が存在しないフィン伝熱管の場合は、管外表面に形成された凹凸の凸部の頂点と凹部（谷部）の底との間の距離から計算して平均外径を求める。
【００２９】
なお、上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例および比較例により本発明を説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
図１に示した伝熱管の構成を有する吸収器を備えた図３において、吸収器５内に設置される全伝熱管の内上方の７０％の伝熱管をフィン伝熱管とし、下方の残り３０％の伝熱管をベア伝熱管とし、冷却水管２３内を流通する冷却水温度を、吸収器入口温度３２℃、凝縮器出口温度３７．５℃とし、冷温水ポンプ２２により図示しない冷／暖房負荷へ循環供給される冷温水温度を、前記負荷からの戻り口温度１２℃、蒸発器４からの出口温度７℃として冷房運転を行った結果、比較例として行った上記吸収器５内に設置される全伝熱管を全てベア伝熱管とした場合、あるいは、上記吸収器５内に設置される全伝熱管を全てフィン管とした場合に比べて、優れた吸収効率を得ることができた。
【００３２】
実施例１においては、吸収器５内に設置される全伝熱管の内上方の７０％の伝熱管をフィン伝熱管としたが、この割合は７０％に限定されるものではなく、機種および吸収器５の構成等によって変更できるものである。
しかしながら、伝熱管表面での吸収液の流下が順調に行われる場合はフィン伝熱管の方がよく、そして、実際には吸収器内に設置される全伝熱管の内上方の５０％以上の範囲では伝熱管表面での吸収液の流下が順調に行われる場合が多いので、全伝熱管の内上方の５０％以上については伝熱管をフィン伝熱管とすることが好ましい場合が多い。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の吸収器は、前記式（１）により算出される熱通過率Ｋが均しくなる箇所を見い出し、前記箇所より上段側にフィン伝熱管を設置し、前記箇所より下段側に平滑表面を有するベア伝熱管を設置したので、伝熱管の全体がベア伝熱管である場合あるいは伝熱管の全体がフィン伝熱管である場合に比して吸収器熱交換器の吸収効率が向上するとともに、フィン伝熱管は高価であり、取り扱い時にこのような複雑なフィンを損傷すると熱通過率が低下してしまうのに対して、ベア伝熱管は安価であり取り扱い時にフィンを損傷することもないので、取り扱い性もよく、組み立てが容易になるなどによって、コストダウンにもなるというさらなる顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値は甚だ大きい。
【符号の説明】
【００３４】
１  高温再生器
１Ｂ  ガスバーナ
２  低温再生器
３  凝縮器
４  蒸発器
５、５Ａ  吸収器
６  低温熱交換器
７  高温熱交換器
８〜１１  吸収液管
１３  吸収液ポンプ
１４〜１８  冷媒管
１９  冷媒ポンプ
２１  冷温水管
２１Ａ  伝熱管
２２  冷温水ポンプ
２３  冷却水管
２３Ａ  伝熱管
２３Ａ−１  熱通過率Ｋが均しくなる箇所の伝熱管
２３Ａ−２  フィン伝熱管
２３Ａ−３  ベア伝熱管
２４  濃吸収液管
２５  均圧管
２６〜２９  開閉弁
３０  温度センサ
Ｃ  制御器
４０  濃吸収液散布装置
４１  濃吸収液ポンプ
【図１】
2010190470.tif 000003
【図２】
2010190470.tif 000004
【図３】
2010190470.tif 000005